王 鵬,蔣 超,崔 磊,李 紅,陳 彬,韓興林*
(1.中國(guó)食品發(fā)酵工業(yè)研究院,北京 100027;2.安徽文王釀酒股份有限公司,安徽 臨泉 236400)
中國(guó)白酒是世界六大蒸餾酒之一,由于其獨(dú)特的發(fā)酵工藝和產(chǎn)品風(fēng)格而享譽(yù)全球[1-2]。我國(guó)白酒歷史悠久,以富含淀粉的糧谷類為主要原料,大曲、小曲或者麩曲作為糖化發(fā)酵劑,采用固態(tài)(少數(shù)酒為液態(tài)或半固態(tài))發(fā)酵,經(jīng)蒸餾、貯存和勾調(diào)而成[3-4]。在我國(guó)白酒的種類繁多,至此已經(jīng)形成12種香型白酒[5]。在各種香型白酒中,雖然不同香型的白酒風(fēng)格特征各不相同,但是酒中的基本組分一致,主要是乙醇和水,占白酒總量的98%左右,剩下約2%的組分是微量成分。這些微量成分是香氣的組成部分,在白酒中有重要的作用,甚至決定了白酒的風(fēng)格。而白酒的質(zhì)量是由酒中各種風(fēng)味物質(zhì)的含量和它們之間的比例關(guān)系所決定的。目前,白酒中微量成分檢測(cè)主要采用氣相色譜法和離子色譜法[6]。濃香型白酒作為我國(guó)傳統(tǒng)白酒的典型風(fēng)味之一,深受消費(fèi)者所喜愛,是我國(guó)白酒中最有影響力的酒種之一[7-8]。濃香型白酒功能菌在發(fā)酵過(guò)程中賦予了濃香型白酒獨(dú)特的芳香物質(zhì),影響著酒中香味物質(zhì)的生成[9-12]。
我國(guó)安徽地區(qū)流行喝高度酒(酒精度主要在42%vol~53%vol),口味以濃香型為主[13]。安徽地產(chǎn)白酒以古井、金種子、迎駕和文王為代表,均屬于濃香型白酒。四川省在我國(guó)濃香型白酒領(lǐng)域中已經(jīng)占據(jù)了半壁江山,因此,濃香型白酒風(fēng)味的相關(guān)研究主要是圍繞四川地區(qū)展開,而對(duì)安徽地區(qū)濃香型白酒風(fēng)味物質(zhì)的研究報(bào)道較少。由于地域的不同,安徽和四川的氣候和土壤環(huán)境差別較大,因此產(chǎn)品的風(fēng)味特征有所不同。本研究通過(guò)對(duì)安徽地產(chǎn)的幾款知名白酒的風(fēng)味構(gòu)成進(jìn)行定性定量分析并進(jìn)行對(duì)比,以期為相關(guān)企業(yè)進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量提供方向。
文王而立貢酒(A1)、文王不惑貢酒(A2)和文王天命貢酒(A3)、迎駕貢酒8年(B1)、迎駕貢酒10年(B2)、迎駕貢酒生態(tài)洞藏(B3)、古井貢酒原漿8年(C1)、古井貢酒原漿獻(xiàn)禮(C2)、古井貢酒原漿5年(C3):市售。
檸檬酸鈉、草酸鈉、鄰苯二甲酸、烏頭酸、NaCl(均為分析純)、無(wú)水乙醇(色譜純):北京化工廠;叔戊醇:梯希愛(上海)化成工業(yè)發(fā)展有限公司;乙酸正丁酯:美國(guó)RIEDEL-DE HAEN公司;2-乙基丁酸:上??旗`化工有限公司;里那醇、α-萜品醇、香葉醇:美國(guó)Aldrich公司;異丁酸、β-香茅醇:美國(guó)Fluka公司;乳酸鈉、山梨酸:天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所;乙酸鈉:溫州市試劑化工廠;丙酮酸鈉、甲酸鈉、丙酸鈉、富馬酸鈉、庚二酸、壬二酸、辛二酸、琥珀酸鈉、異戊酸、乙酸香茅酯:美國(guó)Acros Organics公司;己酸:成都乾升科技發(fā)展有限公司;丁酸鈉:東京化成工業(yè)株式會(huì)社;戊酸:阿法埃莎(中國(guó))化學(xué)有限公司。實(shí)驗(yàn)所用試劑均為分析純。
AutoSystemXL氣相色譜儀、CP-Wax57CB毛細(xì)管色譜柱(50 m×0.25 mm×0.2 μm):美國(guó)PerkinElmer公司;固相微萃取裝置(配SPME手柄、85 μmPA萃取頭):美國(guó)Supelco公司;ICS-3000型離子色譜儀(配有EG40淋洗液自動(dòng)發(fā)生器、電導(dǎo)檢測(cè)器和Chromeleon6.80色譜工作站)、ASRS-ULTRA陰離子抑制器:美國(guó)Dionex公司;Ionpac AS11-HC型分離柱(250 mm×4 mm)、Ionpac AG11-HC型保護(hù)柱(50 mm×4 mm):美國(guó)Thermo公司;0.45 μm過(guò)濾膜:美國(guó)Milipore公司;超純水系統(tǒng):美國(guó)Pine-Tree公司;HGC-12A氮吹儀、AL204萬(wàn)分之一天平:日本島津公司。
1.3.1 分析方法
①氣相色譜分析方法測(cè)定酯類、醇類物質(zhì)
柱溫程序:起始溫度30℃,恒溫5 min,以5℃/min程序升溫至60℃,以6℃/min程序升溫至120℃,恒溫5 min,以8℃/min程序升溫至210℃,恒溫5 min;載氣(高純氮):流速1 mL/min,分流比:10∶1;氫氣:流速為45 mL/min;空氣:流速為450 mL/min;檢測(cè)器溫度:260℃;進(jìn)樣器溫度:240℃;進(jìn)樣量:1 μL。
②離子色譜分析方法測(cè)定酸類物質(zhì)
柱溫:30℃;流動(dòng)相:EG淋洗液發(fā)生器自動(dòng)產(chǎn)生淋洗液梯度淋洗[14];流速:1.0 mL/min;抑制器再生模式:外加水電抑制;電導(dǎo)檢測(cè)器檢測(cè);進(jìn)樣量:25 μL。以峰面積定量。
1.3.2 樣品處理方法
①氣相色譜樣品的制備和前處理方法:將目標(biāo)酒樣吸取10 mL后置于25 mL容量瓶,加入0.1 mL內(nèi)標(biāo)液,待其均勻混合后進(jìn)行檢測(cè)。
②離子色譜樣品的制備和前處理方法:將樣品稀釋50倍后過(guò)0.45μm過(guò)濾膜后直接進(jìn)樣,可直接定量含量較高且保留時(shí)間靠前的部分有機(jī)酸;將8 mL的酒樣在40℃條件下氮吹至1 mL,用超純水定容至2 mL,過(guò)0.45 μm過(guò)濾膜后進(jìn)樣檢測(cè),即濃縮4倍進(jìn)樣檢測(cè),可以定量含量較低且保留時(shí)間靠后的有機(jī)酸。
試驗(yàn)定性定量分析了安徽地產(chǎn)白酒中主要的風(fēng)味成分共49種,以下選取的成分能體現(xiàn)安徽地產(chǎn)白酒不同成品酒之間的風(fēng)味差異,同時(shí)對(duì)不同品牌白酒的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行對(duì)比分析。
四大乙酯(己酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯和丁酸乙酯)是我國(guó)白酒中的主要香氣成分,其含量占總酯的90%~95%[15]。己酸乙酯是四大乙酯之一,同時(shí)也是構(gòu)成濃香型白酒的主體香物質(zhì),使?jié)庀阈桶拙凭哂薪严銤庥?,綿甜爽凈,回味悠長(zhǎng)的特點(diǎn),己酸乙酯含量的多少直接影響白酒的整體風(fēng)格[16-22]。乙酸乙酯也是四大乙酯之一,在清香型白酒中乙酸乙酯含量較多,是清香型白酒的主體香成分[17,23]。各酒樣中酯類物質(zhì)含量的氣相色譜測(cè)定結(jié)果見表1。
表1 酯類物質(zhì)含量測(cè)定結(jié)果Table 1 Determination results of esters contentsmg/L
續(xù)表
在濃香型白酒中己酸乙酯的含量與其他乙酯的量比關(guān)系決定了濃香型白酒的質(zhì)量和風(fēng)格,其中己酸乙酯在酒體中呈現(xiàn)出窖香,乙酸乙酯在酒體呈現(xiàn)出蘋果香,丁酸乙酯在酒體中呈現(xiàn)出菠蘿香,戊酸乙酯在酒體中呈現(xiàn)出水蜜桃香,辛酸乙酯在酒體中呈現(xiàn)出梨子香等,每種酯類在酒體中都會(huì)有不同的風(fēng)格,但是在在濃香型白酒中乙酸乙酯與己酸乙酯的量比關(guān)系(乙己比)相比與其他乙酯的量比關(guān)系更為重要。前人研究得出乙己比≤1較好,優(yōu)質(zhì)的濃香型白酒乙己比在0.5左右[17-18,21]。乙己比也可以從側(cè)面反映出濃香型白酒的典型性是否突出,酒體是否協(xié)調(diào)。
從表1的數(shù)據(jù)中可以計(jì)算得出文王貢酒的乙己比在0.7~0.8,其中乙酸乙酯的含量顯著高于檢測(cè)的其他樣品,可以認(rèn)為這是文王貢酒的風(fēng)味特征之一。迎駕貢酒的乙己比在0.5~0.6,甲酸乙酯的含量顯著高于檢測(cè)的其他樣品,認(rèn)為較高含量的甲酸乙酯是迎駕貢酒的風(fēng)味特征之一。古井貢酒乙己比在0.4~0.5,甲酸乙酯和丁酸乙酯含量相比其他檢測(cè)樣品較低,而己酸乙酯含量較高,可以認(rèn)為這是古井貢酒的風(fēng)味特征之一。
白酒中高級(jí)醇是一類很重要的香氣物質(zhì),其可以增加酒的香味和厚重感,同時(shí)也是形成酸和酯的前體物質(zhì)。因?yàn)楦呒?jí)醇味苦澀,且?guī)в谐粑?,所以含量過(guò)多會(huì)影響酒的口味,同時(shí)酒中含有高級(jí)醇含量過(guò)多會(huì)使人飲酒后上頭,對(duì)人體的傷害加大[24]。因此應(yīng)該控制酒中的高級(jí)醇含量,使其在安全合理的范圍之內(nèi)。各酒樣中高級(jí)醇含量的分析結(jié)果見表2。
表2 高級(jí)醇含量測(cè)定結(jié)果Table 2 Determination results of higher alcohols contentsmg/L
由表2可知,文王貢酒的甲醇含量均在120 mg/L以上、異丁醇含量均在85 mg/L以上、異戊醇含量均在190 mg/L以上,均高于其他檢測(cè)樣品,同時(shí)高級(jí)醇的總和在730 mg/L以上,也高于其他檢測(cè)樣品,由此推出較高的高級(jí)醇含量是文王貢酒的風(fēng)味特征之一。較高的高級(jí)醇含量可以使文王貢酒的酒質(zhì)更加厚重綿軟,酒體更加協(xié)調(diào),同時(shí)增加酒的香味。迎駕貢酒中的正丙醇含量均在200 mg/L以上,2-戊醇含量在10 mg/L以上,而異丁醇和活性戊醇含量低于其他檢測(cè)樣品,可以認(rèn)為是迎駕貢酒的風(fēng)味特征之一。在古井貢酒中,甲醇、2-戊醇和糠醇含量均低于其他檢測(cè)樣品,剩余高級(jí)醇指標(biāo)含量和其他檢測(cè)樣品持平,高級(jí)醇的總和相比于其他檢測(cè)樣品稍低,含量在600 mg/L左右,可以認(rèn)為較低的高級(jí)醇含量是古井貢酒的風(fēng)味特征之一。
有機(jī)酸是白酒中的重要組成部分,同時(shí)也是生成酯類的前體物質(zhì)[18]。酸類物質(zhì)大多是在釀酒的過(guò)程中發(fā)酵產(chǎn)生的,有機(jī)酸使酒體呈現(xiàn)出豐滿感和酸爽感,不同香型的白酒有不同的有機(jī)酸種類和量比關(guān)系[25]。在濃香型白酒中,乳酸的含量占白酒中有機(jī)酸總量的20%以上,酸味柔和且?guī)в猩栽S澀味。己酸是濃香型白酒主體香成分己酸乙酯的前體物質(zhì),在濃香型白酒中己酸的含量在有機(jī)酸總量的1/3。除以上2種有機(jī)酸外,含量較高的酸是乙酸,同時(shí)也是形成乙酸乙酯的前體物質(zhì)[26]。各酒樣中酸類物質(zhì)含量的分析結(jié)果見表3。
表3 酸類物質(zhì)含量測(cè)定結(jié)果Table 3 Determination results of acids contentsmg/L
由表3的數(shù)據(jù)中可知,文王貢酒中的乳酸、乙酸、丙酮酸、異戊酸和檸檬酸含量都高于其他檢測(cè)樣品,同時(shí)有機(jī)酸的總和也偏高,從而可以推出較高的有機(jī)酸含量是文王貢酒的風(fēng)味特征之一。迎駕貢酒中丙酸、正丁酸和戊酸含量較高,其他有機(jī)酸含量和檢測(cè)樣品持平,可以認(rèn)為含有較高含量的丙酸、正丁酸和戊酸是迎駕貢酒的風(fēng)味特征之一。古井貢酒中的乳酸、丙酸、正丁酸、丙酮酸、異戊酸和戊酸含量都低于其他檢測(cè)樣品,有機(jī)酸含量的總和也低于其他檢測(cè)樣品,可以認(rèn)為較低的有機(jī)酸含量是古井貢酒的風(fēng)味特征之一。
主成分分析(principle components analysis,PCA)法是一種通過(guò)降維技術(shù)將多個(gè)變量轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)主成分的實(shí)用統(tǒng)計(jì)分析方法,用較少的綜合指標(biāo)概括存在于大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的信息,是解決存在多數(shù)變量,并且各變量之間存在一定聯(lián)系等相關(guān)問(wèn)題的一種有效方法。濃香型白酒中存在種類眾多的微量成分,各種微量成分間也存在一定程度上的聯(lián)系。因此利用主成分分析方法對(duì)白酒酒質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)[27]。
通過(guò)對(duì)安徽地產(chǎn)白酒不同風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行定性定量后,采用SIMCA-P軟件對(duì)其各種風(fēng)味物質(zhì)成分進(jìn)行主成分分析,安徽地產(chǎn)白酒風(fēng)味分析的主成分分析得分圖見圖1。
由圖1可知,PC1的貢獻(xiàn)率為45.4%,PC2的貢獻(xiàn)率為30.4%。古井貢酒樣本的聚合度很好,緊密的分布在第二象限,而且三個(gè)酒的風(fēng)味數(shù)據(jù)差別不大;文王貢酒樣本的聚合度也很好,全部聚集在第一象限;迎駕貢酒樣本在第三、第四象限均有分布,迎駕貢酒8年和迎駕貢酒生態(tài)洞藏緊密分布在第三象限,迎駕貢酒10年分布在第四象限,之間有一定的差距,聚集度不是很高。PCA方法不僅可以很大程度地將數(shù)據(jù)降維,還能很好的表達(dá)原始變量的數(shù)據(jù)特征而不丟失有效信息。
圖1 安徽地產(chǎn)白酒風(fēng)味分析的PCA得分圖Fig.1 PCA score chart of flavor analysis ofBaijiuproduced in Anhui
為了了解安徽地產(chǎn)白酒的風(fēng)味構(gòu)成,需要通過(guò)載荷圖針對(duì)不同品牌白酒的風(fēng)味數(shù)據(jù)進(jìn)行PCA比較,具體結(jié)果見圖2。
由圖2可知,3個(gè)品牌白酒的風(fēng)味物質(zhì)存在著明顯的不同。文王貢酒中的而立和不惑聚合度很好,風(fēng)味數(shù)據(jù)相近,天命與而立和不惑的距離稍遠(yuǎn),文王貢酒的明顯特征是己酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯和乙酸異戊酯等酯類的含量偏高。古井貢酒中的3款酒聚合度很好,風(fēng)味數(shù)據(jù)相近,相比其他檢測(cè)樣品三甲基吡嗪和正丁醇的含量偏高。迎駕貢酒中的迎駕貢酒8年和迎駕貢酒生態(tài)洞藏聚合度很好,風(fēng)味數(shù)據(jù)相近,迎駕貢酒10年與之距離稍遠(yuǎn),迎駕貢酒的明顯特征是正丙醇、仲丁醇等醇類和丙酸、己酸等酸類物質(zhì)含量較高。
圖2 安徽地產(chǎn)白酒風(fēng)味成分分析的PCA載荷圖Fig.2 PCA loading plots of flavor analysis ofBaijiuproduced in Anhui
利用主成分分析法對(duì)濃香型白酒的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析,可以很好的對(duì)相近地區(qū)的白酒進(jìn)行分析研究,可以更好的尋找白酒中各主要成分的合適權(quán)重及主成分分析結(jié)果排名與酒質(zhì)之間的聯(lián)系。
在濃香型白酒中,風(fēng)味物質(zhì)的含量占比雖小,但是對(duì)于白酒的影響卻是很大的。該本文通過(guò)氣相色譜法和離子色譜法對(duì)安徽地產(chǎn)的白酒進(jìn)行風(fēng)味構(gòu)成分析,共檢測(cè)出49種風(fēng)味物質(zhì)。通過(guò)比較3種安徽地產(chǎn)的不同品牌白酒的風(fēng)味物質(zhì)含量,得到每個(gè)品牌白酒特有的風(fēng)味構(gòu)成,文王貢酒整體乙酸乙酯與己酸乙酯的比值在0.7~0.8,典型性較好,高級(jí)醇和有機(jī)酸含量較高同時(shí)突出的乙酸乙酯含量使文王貢酒的酒質(zhì)更加厚重綿軟,酒體更加協(xié)調(diào),同時(shí)酒的香味更加濃厚。迎駕貢酒的整體乙酸乙酯與己酸乙酯的比值在0.5~0.6,甲酸乙酯、正丙醇、2-戊醇、丙酸、正丁酸和戊酸含量較高,異丁醇和活性戊醇含量較低是迎駕貢酒的風(fēng)味特征。古井貢酒整體乙酸乙酯與己酸乙酯的比值在0.4~0.5,己酸乙酯含量較高,甲酸乙酯、丁酸乙酯、高級(jí)醇、有機(jī)酸含量較低是古井貢酒的風(fēng)味特征。研究不同地區(qū)白酒的風(fēng)味構(gòu)成對(duì)于企業(yè)提升產(chǎn)品質(zhì)量指出了方向,有利于企業(yè)生產(chǎn)出適合當(dāng)?shù)厝丝诟械膬?yōu)質(zhì)白酒。
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